考虑节点边际电价的配电网与多微电网双层鲁棒经济调度

可再生能源出力的不确定性给市场定价机制带来了挑战,实现市场参与者的利益均衡分配成为亟待解决的关键问题。提出一种计及风电出力不确定性的节点边际电价市场出清机制。建立配电网与多微电网协调优化调度的双层模型,上层模型为考虑风电出力及功率交互不确定性的配电网数据驱动鲁棒经济调度模型,下层模型为考虑电价型需求响应的微电网数据驱动鲁棒经济调度模型。通过配电网与微电网之间功率交互与电价信息的传递进行上、下层模型的迭代求解,实现不同市场参与者的利益均衡分配。测试系统的仿真结果验证了所提模型及求解方法的有效性。

基于DeepWalk算法的电力系统错误数据注入网络攻击分类方法

为了准确、有效地识别错误数据注入攻击(FDIA)对电网造成危害的严重程度,提出了基于DeepWalk算法的FDIA分类新方法。根据FDIA的特点,构建电力系统的响应模型;提出批量随机边删减策略,将响应模型生成的攻击数据构造为攻击场景图;采用DeepWalk算法将攻击场景图中的节点映射为低维向量,并将其作为机器学习算法的输入对FDIA进行分类。以遭受FDIA的IEEE 39节点系统为例进行仿真,结果表明所提方法可以根据FDIA对电网造成危害的严重程度准确、有效地对FDIA进行分类。

基于目标级联分析法的输电网结构优化

为了充分利用可再生能源,增强电力系统各区域间的互联协调能力,提出了一种基于目标级联分析(ATC)法的输电网结构优化模型。首先,利用母线撕裂法将电力系统解耦为多区域互联系统;其次,建立含可再生能源发电的输电网结构优化模型,在此基础上,进行多区域互联电力系统的统一分析和决策;再次,采用ATC法将模型分解为主问题和子问题进行并行计算,实现源网荷协同的输电网结构优化。最后,通过对IEEE 14节点及IEEE 118节点系统的测试分析,验证了所提模型可有效协调互联电网的运行,提高电力系统运行的经济性。

省级电网电压暂降评估与工业用户潜在供电点优选

针对省级电网大多节点缺乏电压暂降实测数据和评估结果,从而造成工业用户入网缺乏依据的问题,提出了仿真计算省级电网节点电压暂降指标以及优选工业用户潜在供电点的方法。为了更准确地评估节点电压暂降水平,提出了省级电网的仿真计算范围,并考虑了因仿真范围扩大而凸显的不同电压等级线路的故障率和故障类型比例的差异性;考虑10 kV电压等级线路故障,扩展电网调度部门10 kV电压等级线路的BPA模型数据,并实现自动调用BPA并行仿真计算得到电网侧的节点暂降指标;引入暂降关联成本的概念,综合考虑电网侧暂降指标、用户侧负荷暂降耐受力、暂降经济损失以及专线架设费用等因素,优选潜在供电点;通过对某省电网进行实例分析,验证了所提方法能有效避免电压暂降过评估或欠评估问题,为工业用户优选潜在供电点提供参考。

多端口分布式光伏接入直流配电系统整体故障穿越协调控制

因新能源渗透率高,多端口光伏分布式接入直流配电系统在并网换流器交流送出线路发生故障时应具备故障穿越的能力。然而,并网换流器与光伏直流变压器的容量、控制方式不同,即使两者在故障穿越期间可以相互高速通信协调,但是由于不同换流设备功率调节响应存在差异,直流母线电压容易发生较大波动,进而导致整个系统脱网。为此,提出了基于光伏端口电压调节的变功率控制方式,对直流配电系统有功功率进行动态补偿,可使直流母线电压快速恢复至额定运行点,解决交流故障导致的直流母线电压大范围波动问题,并给出了调节系数的整定与电压触发阈值的选取方式,从而实现可靠的故障穿越。PSCAD仿真结果表明,与传统控制策略相比,所提方法在不同故障程度、系统在交流故障前运行在不同有功功率的情况下,光伏电站均能有效且快速调节有功功率,避免了直流配电系统中换流器闭锁,保障了并网换流器故障穿越的实现。

基于聚类自适应主动学习的电力系统暂态稳定评估

为了解决电力系统暂态稳定评估中机器学习方法所需样本数多、仿真耗时长的问题,提出主动学习的方法。为了降低主动学习过程中选择样本的冗余度,提出一种聚类自适应主动学习选择策略。通过聚类选择初始样本,使初始样本具有代表性,加快了主动学习进程;将不确定性和代表性2种指标结合自适应地选择权重参数,使选择的样本冗余度低。CEPRI 36节点系统仿真结果表明,主动学习的方法可以在保证准确率的情况下显著降低所需样本数,节省了大量的仿真耗时,参数自适应的选择策略相比传统的不确定性策略大幅提高了训练效率。

基于复局部均值分解和复信号包络谱的滚动轴承故障诊断方法

提出了一种基于复局部均值分解(CLMD)和复信号包络谱(CSES)的滚动轴承故障诊断新方法。首先通过互相垂直安装的加速度传感器采集2个方向的振动信号,并将其组成一个复数信号;然后利用CLMD对二元复数信号进行自适应分解,将分解得到的复数信号的实部和虚部包络信号组成一个复包络信号,根据复傅里叶变换具有幅值增强和综合频率特性,直接对复包络信号进行复傅里叶变换,提取的故障特征频率更为清晰。通过滚动轴承不同位置的外圈故障实验,证明了所提方法能够实现故障特征增强,可用于诊断滚动轴承微弱故障和复合故障。

直流馈入下交流系统故障特性分析及故障分量电流差动保护改进

由于直流系统的故障响应具有快速非线性特征,基于准稳态的分析方法不再适用于高压交直流互联(HVDC/AC)系统,因此对于交流保护的适应性分析将更为困难。为解决上述问题,在原有HVDC/AC系统动态相量等值方法的基础上,计及直流系统的非线性以及不同故障严重程度下直流系统控制策略切换的影响,提出更为准确的HVDC/AC系统等值计算方法。基于此,分析直流系统的接入对交流线路暂态故障特性的影响,研究该影响与故障分量电流差动保护动作性能之间的关系,并提出基于电流暂降检测的故障分量电流差动保护自适应动作判据。基于PSCAD/EMTDC平台的仿真结果验证了理论分析的正确性及改进策略的有效性。

电气化铁路电力贯通线无通道保护方案

为了实现通信条件不发达国家和地区电气化铁路电力贯通线路故障的快速切除与隔离,提出了一种不依赖通信通道的电气化铁路电力贯通线无通道保护方案。在分析传统无通道保护方案在铁路电力贯通线适应性的基础上,利用单端故障测距技术,加速电力贯通线路中段保护动作,解决了在铁路电力贯通长线路中段故障时,采用传统无通道保护导致故障切除时间过长的问题。根据铁路电力贯通线"双电源结构单端供电运行"的特点,提出了适用的改进无通道保护方案。仿真分析表明,该保护方案能够不依赖于通信信道进行铁路电力贯通线全线故障的快速切除与隔离,有助于解决通信技术欠发达国家和地区的铁路电力贯通线路的故障隔离问题,有效提高铁路电力贯通线供电可靠性。

计及风速-电锅炉等电采暖负荷相关性的配电网可靠性评估

风力发电和电锅炉等电采暖负荷接入配电网的可靠性评估过程中,风速-负荷联合二元正态分布函数不能够反映风速-电锅炉等电采暖负荷之间的相关性,从而影响了计算的准确性。基于Copula理论,建立风速-电锅炉等电采暖负荷相关性的Gumbel-Copula函数关系,通过极大似然估计确定Copula函数中的具体参数,得到其联合概率密度分布函数,并利用蒙特卡洛模拟法计算配电网可靠性指标。通过算例分析结果表明,Gumbel-Copula函数能够较好地反映风速和电锅炉等电采暖负荷之间的相关性,基于所提模型可有效、准确地计算风电和电采暖负荷接入配电网的可靠性。

特约主编简介

鞠平，中国国家杰出青年科学基金获得者、德国洪堡学者。1982年7月、1985年5月分别在东南大学电力系统及其自动化专业本科和硕士毕业．1988年6月在浙江大学电力系统及其自动化专业博士毕业，其后一直在河海大学任教。现任河海大学教授、博士生导师、副校长，兼任中国电机工程学会理事、江苏省电工技术学会常务副理事长、江苏省电机工程学会副理事长、国内外多种杂志编委会的委员或副主任委员，IET Fellow、IEEE高级会员、CSEE高级会员。

基于协同控制理论的非线性直流附加控制器设计

为提高高压直流联络线所连交流系统的暂态稳定性,针对大规模交直流互联电网的非线性及其建模的不准确性,设计了一种新型的基于协同控制的直流附加控制器并将其用于多区域交直流混联系统中。首先根据各区域惯量中心设计合适的宏变量和流形,推导出基于协同控制直流附加控制器的解析表达式;然后以区域惯量中心角频率偏差和直流功率偏差最小为目标函数,采用遗传算法优化控制器参数;最后将所设计的控制器分别用于两区域交直流并联系统和多馈入系统,并采用PSCAD搭建详细模型进行时域仿真。仿真结果表明,与基于极点配置线性化方法和基于滑模控制非线性方法的直流附加控制器相比,提出的协同控制方法具有更好的控制效果,能够有效地抑制区间功率振荡。此外,该控制器的推导对系统模型的依赖性不强,且对不同负荷模型、不同运行方式和广域测量信号的延时具有较强的鲁棒性。

三相PWM整流器开关模式逻辑电流控制

提出一种新型三相脉宽调制(PWM)整流器非调制方法,即开关模式逻辑电流控制。该方法选择离给定电压矢量最近的空间矢量对应的开关模式作为输出,并运用比较器和逻辑运算实现整个控制过程。与传统滞环电流控制、空间矢量滞环电流控制相比,该方法能够在保证算法简便性的同时,明显减少交流侧电流谐波含量。通过对3种方法的仿真和实验结果进行分析,验证了所提方法的有效性、优越性。

基于并网逆变器混合实时仿真系统的PWM脉冲宽度误差分析与建模

由于混合实时仿真系统中数字仿真器采样环节产生的PWM脉冲宽度误差造成数字仿真器中的逆变器模型开关延时动作,对混合实时仿真系统的稳定性与仿真精度具有一定影响,基于此,以并网逆变器闭环控制系统为例,引入相平面法建立更加逼近实际的混合仿真模型。仿真结果验证了所提建模方法和稳定性分析方法的正确性和有效性。

智能配用电大数据存储架构设计

针对智能配用电数据海量、高维度、多源异构等特点,提出一种大数据存储的三层管理框架设计方案。首先,对智能配用电数据组成进行分类划分。然后,提出智能配用电数据存储的资源层、元数据层和实际数据层的三层管理框架,在资源管理层,应用虚拟化技术、负载均衡和资源调度完成对物理资源的管理;在元数据管理层,使用数据预处理技术对智能配用电的元数据进行分类,采用中间件技术完成XML元数据仓库管理;在实际数据管理层,利用NoSQL技术,通过Map和Reduce的有效结合,完成海量数据的分层分区快速存储。最后,在实验室环境下对该设计方案进行初步的应用,验证了所设计方案能够对结构化、半结构化和非结构化数据进行统一存储,可为智能配用电大数据技术的应用提供基础支撑作用。

隐极发电机转子匝间短路时转子不平衡磁拉力的解析计算模型

采用多回路法计算发生转子匝间短路故障时隐极发电机的定、转子电流,基于计算结果,按照发生转子匝间短路故障时电机各回路的实际构成方式,对故障时的气隙磁场进行了分析,得出气隙磁动势和磁密的计算模型;通过求解Maxwell应力的积分,得到转子不平衡磁拉力。对一台1对极隐极模拟样机进行转子匝间短路实验,实验结果验证了计算模型的正确性;将所提计算模型得到的结果与ANSYS仿真结果进行对比,结果证明所提计算模型具有耗时短、效率高的优点。

H桥级联STATCOM直流侧电容电压平衡控制方法

H桥级联静止同步补偿器(STATCOM)直流侧电容电压的波动,会引起系统直流侧母线电压不平衡,从而影响系统的可靠运行。针对该问题,在直流侧电容电压三级平衡控制策略的基础上,采用比例谐振(PR)控制器对全局平均直流电压进行控制,以提高控制效果;采用自抗扰控制器(ADRC)对相间直流电压进行平衡控制,实现对外界扰动的动态补偿;采用上下平移每个功率单元调制波的方法,实现相内直流电压平衡控制,并配合载波相移调制策略(CPS-PWM),易于FPGA数字实现。实验结果表明,提出的控制方法是有效的,且具有良好的动态性能和较强的鲁棒性。

基于CWD谱峭度的暂态电能质量扰动识别

针对现有的暂态电能质量扰动识别过程复杂、易受噪声影响的问题,提出基于CWD的谱峭度与有效值相结合的电能质量扰动识别算法。该算法通过CWD谱峭度值将扰动信号分为暂态脉冲、暂态振荡和幅值类扰动3类,将电压暂升、暂降和中断这3种幅值类扰动看作一类,再通过计算幅值类扰动的有效值区分暂升、暂降和中断。该算法不需要使用任何分类器,极大地简化了算法流程,减少了计算时间。仿真结果验证了理论分析的正确性。

无负载侧谐波检测的有源滤波器自适应预测算法

经典有源滤波器算法中通过控制直流侧电压环的算法可以省去负载和输出电流检测单元。为了增强其动态性能,给出了基于自适应预测算法的无负载侧谐波检测有源滤波器控制方法。该方法对直流侧电压差进行滑窗迭代,不断地对窗内数据进行加权平均计算。通过历史数据自适应滤波器系数在线滚动迭代,步长实时更新,结合内插值法能够很好地预测出网侧电流下一拍的状态。仿真结果证明了所提出的方法具有良好的稳态补偿效果和动态跟踪性能,基于DSP的样机实验结果再次证明了该算法的可行性与正确性。

微网孤岛运行条件下基于导纳域的稳定性研究

通过分析电压源型逆变器的拓扑结构和控制策略,建立了逆变器输出阻抗模型。结合阻抗分析方法分析了逆变器中滤波器参数和控制环路增益对其输出阻抗、逆变系统等效环路增益及稳定性的影响规律,并采用时域分析方法验证了相关分析的正确性。基于微网孤岛运行时多逆变器并联的特点,提出了一种导纳域的稳定性判断方法,给出了逆变器输出导纳和负载输入导纳之间量化的稳定性判断条件,通过合理设计微源输出导纳以保证微网系统的稳定性。仿真和实验结果验证了所提方法的正确性和可行性。